Lufthastighet / Flöde - Nordtec Instrument AB

Lufthastighet
fakta mätteknik
Kortfattad fakta lufthastighet och -flöde,
givarsystem, mätmetoder etc.
fakta - kunskap -
utbildning - support
Er kunskapspartner
Nordtec Instrument AB
031-704 10 70

122
Fakta mätteknik - Luftflöde
Testade i flera laboratorier
En varmtrådsgivare (0635.1041) och en
vinghjulsgivare (0635.9540), båda från den
aktuella serieproduktionen, utsattes för
omfattande laboratorietester hos CETIAT i
Frankrike, BMT i England, EAM i Schweiz,
i Danish Technological Institute (DANAK,
ackrediterat) i Danmark, NRLM i Japan
och Testo’s ACK-kalibreringslaboratorium.
Japan
04/03
07/03
CETIAT
02/00 04/00
05/00 09/00
BMT
09/02
11/01
07/02
12/01
DTI
EAM
Varmtråds-/varmkroppsgivare för
lufthastighet har en maximal avvikelse
inom ±0,04 m/s vid 1 m/s eller 1,5 m/s.
Avvikelse i m/s
Vinghjulsgivare
0635 9540
vid 10 m/s
Varmtrådsgivare
0635 1041
vid 1 m/s
Mät- och användningsområden för lufthastighetsgivare
m/s
100
60
40
20
15
10
Varmkropp
/varmtråds
-
givare
upp till +70
°C
Vinghjulsgivare upp till
+60 °C
Avvikelsen för vinghjulsgivare ligger
mellan -0,07 m/s och +0,18 m/s vid 10
m/s. Resultaten bekräftar den höga
noggrannhet och långtidsstabilitet som
Testo specificerar för lufthastighetsgivare.
Vinghjuls-
/temperaturgivare
till
+140 °C
till
+350 °C
Pitotrör
(prandtlrör
) upp till
+600 °C
NiCr-Ni
Pitotrör
(prandtlrör
)
-40 Ö
+600 °C
Val av givare
Mätområdet sträcker sig från 0 till 100 m/s och kan
delas upp i tre avsnitt:
– Lägre hastighetsområdet 0 ... 5 m/s
– Mellanhastighetsområdet 5 ... 40 m/s
– Högre hastighetsområdet 40 ... 100 m/s
Varmkropps-/varmtrådsgivare används för noggranna
mätningar i området 0 till 5 m/s. Vinghjulsgivare är
idealiska för hastigheter från 5 till 40 m/s. Pitotrörets
mätområde beror på vilken differenstryckgivare som
används. Den nya 100 Pa-givaren kan därför användas
för exakta lufthastighetsmätningar från c:a 1 m/s till 12
m/s. Pitotrör (prandtlrör) ger optimala resultat i det
högre hastighetsområdet. Temperaturen är ytterligare
ett kriterium vid val av korrekt flödesgivare. Varmtråds-
/varmkroppsgivare kan normalt användas upp till
omkring +70 °C. Specialversioner av vinghjulsgivare
kan användas upp till maximalt +350 °C. Pitotrör
(prandtlrör) används för temperaturer över +350 °C.
0
Nordtec 031-704 10 70

123
Varmtråds-/varmkroppsgivare
Principen för varmtråds-/varmkroppsgivare
grundar sig på ett uppvärmt element, från
vilket värme leds bort av ett kallare tillflöde.
Temperaturen hålls konstant via en
reglerkrets. Styrströmmen är direkt
proportionell mot hastigheten. När
varmtråds-/varmkroppsgivare används i
turbulenta
flöden påverkas det uppvärmda elementet
från alla håll, vilket inverkar på
mätresultatet. I turbulenta flöden indikerar
en varmtråds-/varmkroppsgivare högre
mätvärden än en vinghjulsgivare. Det här
kan särskilt observeras vid mätningar i
ventilationskanaler. Beroende på
kanalernas konstruktion kan turbulens
uppstå även vid låga hastigheter.
Varmtrådsgivare för mätning av
lufthastighet, med riktningsfunktion.
Val av mätplatsnamn
Mätningen bör om möjligt ske på en
raksträcka i kanalen. Det raka
kanalavsnittet bör vara minst tio gånger så
långt som den invändiga diametern före
mätpunkten och fyra gånger så långt efter
mätpunkten. Flödesprofilen får inte störas
på något sätt av klaffar, sluttande avsnitt,
vinklar etc.
Flödesriktning
10 x D
4 x D
D
Vinghjulsgivare
Mätprincipen för vinghjulsgivare
grundar sig på att en
roterande rörelse omvandlas
till elektriska signaler. Strömningsmediet
får vinghjulet att
rotera. En induktiv
gränslägesbrytare "räknar"
varven hos givaren och
genererar en pulssekvens som konverteras
i mätinstrumentet och därefter visas som
ett hastighetsvärde. Stora diametrar (Ø 60
mm, Ø 100 mm) lämpar sig för mätning av
turbulenta flöden (t.ex. vid
ventilationsgaller) vid lägre hastigheter eller
mellanhastigheter. Små diametrar lämpar
sig
bättre för mätningar i kanaler, vars
tvärsnittsarea måste vara 10 gånger större
än givarens diameter.
Givaren med diam. 16 mm har visat sig
mycket mångsidig. Den är stor nog att ha
bra startegenskaper och liten nog att klara
hastigheter på upp till 60 m/s.
Placering i luftströmmen
Vinghjulsgivaren är exakt justerad om
flödesriktningen är parallell med vinghjulets
axel. Om mätgivaren vrids något i
luftströmmen kommer värdet som visas på
instrumentet att ändras. Mätgivaren är helt
korrekt placerad i luftströmmen om det
maximala värdet visas.
Vid mätningar i ventilationskanaler bör det
Flödesmätning i ventilationskanaler
Vid mätbesiktningar används indirekta
mätprocedurer (traverseringar) för att mäta
luftflöden.
också finnas en rak kanalsträcka som är tio
gånger längre än diametern före
mätpunktern och fyra gånger längre efter
mätpunkten, för bästa resultat. Genom sin
konstruktion påverkas dock vinghjul mindre
av turbulens än varmtråds-
/varmkroppsgivare eller pitotrör (prandtlrör).
Begär mer information! I Testo's tekniska handbok i VVS-teknik hittar du massor av
information om mätning av luftflöden.
I luftmätningsstandarden VDI 2080/EN – Centrumaxelprocedur för traversering i
12599 föreslås följande procedurer:
cirkulära tvärsnittsareor.
– Enkel procedur för traversering i
– Logglinjär procedur för traversering i
kvadratiska tvärsnittsareor.
cirkulära tvärsnittsareor.
Nordtec 031-704 10 70
M Ä T T E K N I K

124
Ventilationsgaller
En luftventil förändrar i hög grad det relativt
jämna flödet i kanalen. Områden med högre
lufthastighet skapas där fri ventilation råder.
Vid gallren skapas områden med låga
lufthastigheter och virvlar. Flödesprofilen
stabiliseras vid ett avstånd från gallret, som
beror på gallerutformningen (typiskt
c:a 20 cm). För bästa noggrannhet
rekommenderas ett vinghjul med stor
diameter. Vinghjulets area används för
medelvärdesberäkningar av det turbulenta
flöder från gallret.
Laminärt flöde
i centrum
av kanalen
Maximivärden
Minimivärden
Medelvärden
Mätning vid frånluftsdon med hjälp av en
mätstos
Även utan den störande effekten från en
galleröppning, är flödeslinjerna allt annat än
raka och flödesprofilen oregelbunden.
Eftersom ett partiellt vakuum i kanalen drar ut
luft från rummet i ett trattformigt flöde från
öppningen, finns det inget bestämt område i
rummet över vilket en mätning kan göras.
Därför ger enbart kanal- eller
mätstosmätningar repeterbara resultat.
Mätstosar av olika storlekar finns för sådana
applikationer.
Dessa skapar förutsägbara flödesförhållanden
vid ett känt avstånd från frånluftsdonet (se
figuren nedan), där tvärsnittsarean är
bestämd.
En lufthastighetsgivare monteras i centrum av
mätstosen. Volymberäkningen sker genom att
lufthastigheten multipliceras med
mätstosfaktorn (t.ex. faktor 22).
Mätning av omgivande lufthastighet med
testo 400 i enlighet med DIN 1946 del 2,
ANSI/Ashrae 55-1992
Omgivande lufthastighet är en mycket viktig
parameter när det gäller personlig komfort i
inomhusklimat. testo 400 förser dig med
aktuellt värde och medelvärde vid
lufthastighetsmätningar. Maximal tillåten
medellufthastighet beror på lufttemperaturen,
som också mäts av testo 400, samt på den
turbulensgrad som beräknas ur
lufthastigheten. I exemplet visas en tillåten
medellufthastighet på 0,26 m/s vid en
uppmätt lufttemperatur på 24,4 °C samt en
automatiskt beräknad turbulensgrad på 10%.
Omgivande lufthastighet
Medelluftflöde m/s
Lufttemperatur i °F
68 70 72 74 76 78 80
1,7
140
1.6
1,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
20,0 21,1 22,2 23,3 24,4 25,5 26,7
0%
10%
20%
40%
60%
Lufttemperatur i °C
120
100
80
60
40
20
Medelluftflöde fpm
Turbulensgrad T
Volymberäkning med mätstos
Mätstosar
x
m/s
m³/h
v
m³/h
=
x
m/s
* 22
v = Volym
x = Lufthastighet
22 = Mätstosfaktor
Nordtec 031-704 10 70
Lufthastighetsgivare

125
Pitotrör (prandtlrör)
Pitotrörets öppning exponeras för ett
totaltryck och leder det till punkt (a) i
tryckgivaren. Det rent statiska trycket tas
emot via en sidoöppning och leds till punkt
(b). Det resulterande differenstrycket är ett
dynamiskt flödesberoende tryck som därefter
beräknas och visas.
Totalt tryck
Statiskt tryck
Statiskt tryck
Totalt tryck
Precis som varmtråds-/varmkroppsgivarna är
pitotröret känsligare för turbulens än vad en
vinghjulsgivare är. Av denna anledning är en
fri inlopps- och utloppsväg nödvändig vid
pitotrörsmätningar.
a
Pitot-faktor: s = 1,0 s = 0,67
b
v = s
•
2 • p
r
v =
s =
r =
p =
Luftflöde i m/s
Pitot-faktor
Luftdensitet i kg/m 3
Differenstryck i Pascal uppmätt med pitotrör (prandtlrör)
Offset, absolut tryck
Mätfel uppstår ofta därför att en
medeldensitet på 1200 g/m 3 används i
beräkningarna. Vid mätning av yttre luftflöden
kan den faktiska luftdensiteten variera med
upp till ±10% från det givna medelvärdet.
Därför uppstår en onoggrannhet i luftflödet
med upp till ±5%.
testo 400 kan kompensera för det här genom
att aktivera den automatiska omvandlingen
av pitotrörstryck till lufthastighet. Beräkning
av punktmedelvärde kan sedan utföras direkt
i m/s-värden.
Det är viktigt att korrekt luftfuktighetsvärde
matas in i konfigurationsmenyn, eller att du
mäter absolut tryck, temperatur och fukt med
absoluttrycksgivare 0638 1645 och en
temperatur-/fuktgivare.
Huvudmenyn Special Parameter
Minne
Mätplatsnamn
Givare
Special
Instr.
Skriv ut
Språk
Minne
Parameter
Mätpl
Givare Pitot-faktor
Special
Instr.
Skriv ut
Språk
Minne
Mätpl
Givare
Special
Instr.
Skriv ut
Språk
Temperatur
Parameter
Pitot-
Fukt
Abs. tryck
Höjd m.ö.h.
Barom. tryck
Differenstryck
Densitet
Densitet
Temperatur 20,1 °C
Fukt 50,0 %
Abs. tryck 911 mbar
g/m 3
1078,0
Korrekt luftdensitet kan enkelt matas in i testo 400
Densitetsfaktorer
Barometriskt tryck
Absolut tryck i kanalen
D E N S I T E T
Meter över havsytan
Temperatur
Fukt
M Ä T T E K N I K
Nordtec 031-704 10 70